一种新型落地索拱结构制造技术

一种新型落地索拱结构包括上部钢拱、下部钢索和中部腹杆。上部钢拱和下部钢索的整体形状为圆弧形或其他向上形成波峰的曲线，上部钢拱的矢跨比为０．２～０．５，上部钢拱和下部钢索之间设有若干组中部腹杆，每组腹杆由１～６根杆件组成，其中每根杆件一端分别连于上部钢拱，另一端与本组中其他杆件汇交连接于下部钢索上一点，下部钢索的两端与上部钢拱的两端或最外侧中部腹杆的汇交点相连。上部钢拱为实腹式或格构式钢构件；下部钢索为钢丝索、钢绞线或钢棒；中部腹杆为圆钢管或其他截面形状的钢管，承受拉力和压力，与上部钢拱和下部钢索的连接为铰接。本实用新型专利技术克服了传统钢拱结构由于横截面偏大导致钢材用量较大及建筑效果较差的缺点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种新型落地索拱结构，属于建筑结构领域中的大跨预应力平面 钢结构体系。
技术介绍
传统的落地钢拱结构存在以下缺点由于其强度、刚度以及稳定性必须满足相关 规范要求，其横截面相对较大，不仅导致用钢量偏高，无法获得较为理想的经济效益，更为 重要的是外观显得臃肿笨重，妨碍了轻巧通透等建筑效果的表达。
技术实现思路
本技术的目的在于克服传统钢拱结构由于横截面偏大导致钢材用量较大以 及建筑效果较差的缺点，提出一种新型落地索拱结构。本技术采用的技术方案新型落地索拱结构包括上部钢拱、下部钢索和中部腹杆。上部钢拱和下部钢索的 整体形状为圆弧形或其他向上形成波峰的曲线，上部钢拱的矢跨比为0. 2 0. 5，上部钢拱 和下部钢索之间设有若干组中部腹杆，每组腹杆由1 6根杆件组成，其中每根杆件一端分 别连于上部钢拱，另一端与本组中其他杆件汇交连接于下部钢索上一点，下部钢索的两端 与上部钢拱的两端或最外侧中部腹杆的汇交点相连。所述的上部钢拱为实腹式或格构式钢构件；下部钢索为钢丝索、钢绞线或钢棒； 中部腹杆为圆钢管或其他截面形状的钢管，中部腹杆承受拉力和压力，与上部钢拱和下部 钢索的连接为铰接。与传统的钢拱结构相比，本技术的优点是1)受力性能优越，经济效益较好。在矢跨比为0.2 0.5的范围内，落地钢拱结构 主要承受弯矩和压力，且以弯矩为主，若仅由钢拱本身来承担内力，势必造成钢拱截面较大 的缺点。而对于本技术的落地索拱结构，下部拉索各段可以施加不同的预应力，将上部 钢拱相对较大的正弯矩(截面下部受拉弯矩)转化为上部钢拱的压力和下部钢索的拉力， 从而大大降低了上部钢拱的弯矩，而由此对上部钢拱压力增大的幅度并不大，因此可以减 小上部钢拱的截面，而下部钢索和中部腹杆的用钢量相对较小，这样便大大降低了整体结 构的用钢量。2)各部分构件的优势性能得以充分发挥。上部钢拱主要承受弯矩和压力，而实腹 式H型、矩形钢管或格构式钢构件具有较好的抗压弯能力；中部腹杆承受的拉力和压力相 对较小，因此截面较小的圆钢管便可以满足要求；下部拉索承受的拉力较大，充分发挥了高 强钢索抗拉效率高的特点。3)建筑效果较好。由于上部钢拱截面相对较小，而且中部腹杆和下部钢索的截面 可以很小，因此整体结构可以达到轻巧、明快、简洁、通透的建筑效果；截面较小的索、杆进 一步增加了建筑的结构美和力度美。附图说明图1是新型落地索拱结构示意图一(实施方式一)。图2是新型落地索拱结构示意图二(实施方式二)。图中1.上部钢拱，2.下部钢索，3.中部腹杆。具体实施方式实施方式一实施方式一如图1所示，上部钢拱1和下部钢索2的整体形状均为圆弧形，上部钢拱1和下部钢索2之间共设有11组中部腹杆3，每组腹杆由2根杆件组成，2根杆件的一端 分别连于上部钢拱，另一端与下部钢索汇交于一点。下部钢索2的两端与上部钢拱1相连。 此实施例中，上部钢拱1为实腹式焊接矩形钢管；中部腹杆3为圆钢管；下部钢索2为钢丝 索。中部腹杆3与上部钢拱1和下部钢索2的连接均为铰接。假设此实施例荷载条件为恒载0. 45kN/m2，全跨及半跨活载0. 5kN/m2，基本雪压 0. 3kN/m2，基本风压0. 45，根据相关工程经验及文献，风振系数取1. 6，体型系数按荷载规范 取值，B类场地，所在场地地震烈度8度(0. 20g)。结构跨度65m，矢高21m，矢跨比为0. 323， 跨中索杆交点与上部钢拱1的距离为3m，每榀索拱负荷宽度(榀距)为10m，在强度、刚度、 平面内稳定性满足相关规范条件下，通过对各段下部拉索2施加不同的预应力(最下部的 两端钢索施加约250kN，其余索段不需加预应力)，本落地索拱结构的最优截面为上部钢 拱1为600X300X8X12，下部拉索2为直径50mm的钢索，中部腹杆3为圆钢管114X4，总 用钢量为12220kg，若采用传统的钢拱结构方案，在保证截面高宽比不变的条件下，钢拱截 面至少为840X420X10X14，用钢量为17970kg，落地索拱结构方案比传统的钢拱方案节 省钢材32%。实施方式二实施方式二如图2所示，与实施方式一基本相同，相同部分使用了相同的编号，区 别在于中部腹杆3总共9组，其中最下部(支座附近)两组的腹杆由2根杆件组成，其余 组的腹杆由3根杆件组成；下部钢索的两端和最外侧腹杆的交汇点相连，而不是连于上部 钢拱1。根据具体工程设计需要，中部腹杆3可分为2 100组，每组的杆件数可为1 6 根。权利要求一种新型落地索拱结构，其特征在于包括上部钢拱(1)、下部钢索(2)和用于承受拉力和压力的中部腹杆(3)，上部钢拱(1)和下部钢索(2)的整体形状为圆弧形或其他向上形成波峰的曲线，上部钢拱(1)的矢跨比为0.2～0.5，上部钢拱(1)和下部钢索(2)之间设有若干组腹杆(3)，每组腹杆(3)由1～6根杆件组成，其中每根杆件一端分别连于上部钢拱(1)，另一端与本组中其他杆件汇交连接于下部钢索(2)上一点，下部钢索(2)的两端与上部钢拱(1)的两端或最外侧中部腹杆(3)的汇交点相连。2.如权利要求1所述的一种新型落地索拱结构，其特征在于所述的上部钢拱(1)为 实腹式或格构式钢构件。3.如权利要求1所述的一种新型落地索拱结构，其特征在于所述的下部钢索(2)为 钢丝索、钢绞线或钢棒。4.如权利要求1所述的一种新型落地索拱结构，其特征在于所述的中部腹杆(3)为 圆钢管或其他截面形状的钢管。5.如权利要求1所述的一种新型落地索拱结构，其特征在于所述的中部腹杆(3)与 上部钢拱(1)和下部钢索(2)的连接为铰接。6.如权利要求1所述的一种新型落地索拱结构，其特征在于所述的中部腹杆(3)分 为2 100组。专利摘要一种新型落地索拱结构包括上部钢拱、下部钢索和中部腹杆。上部钢拱和下部钢索的整体形状为圆弧形或其他向上形成波峰的曲线，上部钢拱的矢跨比为0.2～0.5，上部钢拱和下部钢索之间设有若干组中部腹杆，每组腹杆由1～6根杆件组成，其中每根杆件一端分别连于上部钢拱，另一端与本组中其他杆件汇交连接于下部钢索上一点，下部钢索的两端与上部钢拱的两端或最外侧中部腹杆的汇交点相连。上部钢拱为实腹式或格构式钢构件；下部钢索为钢丝索、钢绞线或钢棒；中部腹杆为圆钢管或其他截面形状的钢管，承受拉力和压力，与上部钢拱和下部钢索的连接为铰接。本技术克服了传统钢拱结构由于横截面偏大导致钢材用量较大及建筑效果较差的缺点。文档编号E04B1/32GK201560495SQ200920247030公开日2010年8月25日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日专利技术者吴金志, 张毅刚, 杨大彬 申请人:北京工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型落地索拱结构，其特征在于包括上部钢拱（１）、下部钢索（２）和用于承受拉力和压力的中部腹杆（３），上部钢拱（１）和下部钢索（２）的整体形状为圆弧形或其他向上形成波峰的曲线，上部钢拱（１）的矢跨比为０．２～０．５，上部钢拱（１）和下部钢索（２）之间设有若干组腹杆（３），每组腹杆（３）由１～６根杆件组成，其中每根杆件一端分别连于上部钢拱（１），另一端与本组中其他杆件汇交连接于下部钢索（２）上一点，下部钢索（２）的两端与上部钢拱（１）的两端或最外侧中部腹杆（３）的汇交点相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张毅刚，杨大彬，吴金志，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]